Laporan Sentrifugasi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Secara umum sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force. Pemisahan dapat dilakukan terhadap fasa padat cair tersuspensi maupun campuran berfasa cair-cair. Pada pemisahan dua fasa cair dapat dilakukan apabila kedua cairan mempunyai perbedaan rapat massa. Semakin besar perbedaan rapat massa dari kedua cairan semakin mudah dipisahkan dengan cara sentrifugasi. Semakin mudah dipisahkan yang dimaksud adalah semakin kecil energi yang diperlukan untuk proses pemisahannya. Dua cairan yang dipisahkan dengan metode sentrifugasi biasanya berbentuk dua fasa cair yang teremulsi. Pemisahan paling sering kita jumpai dalam industri adalah pemisahan lemak yang terdapat dalam susu full cream. Dengan sentrifugasi dipisahkan lemaknya sehingga diperoleh susu skim, susu dengan kadar lemak yang rendah, yaitu berkisar ±3% berat. Dalam keperluan lain operasi sentrifugasi juga dapat berfungsi ganda, yaitu sebagai pemisah untuk campuran maupun sebagai operasi yang membantu proses pengeringan bahan. Fungsi pengeringan utamanya biasanya adalah adanya tarikan udara vakum atau suhu yang agak tinggi. 1.2. Tujuan    

Memisahkan minyak dan air pada emulsi minyak dalam air (santan kelapa) Mengetahui pengaruh besar gaya sentrifugal terhadap perbandingan volume perolehan fasa ringan dan berat Mengetahui pengaruh besar gaya sentrifugal terhadap tinggkat pemisahan Mengetahui tingkat pemisahan yang dilakukan satu tahap dengan dua tahap pada operasi pemisahan dua fasa cair dengan peralatan sentrifugasi.

BAB II LANDASAN TEORI Sentrifugasi adalah suatu teknik pemisahan yang digunakan untuk menisahkan suspensi yang jumlahnya Sentrifugasi yang cepat menghasilakan gaya sentrifugal lebih besar sehingga partikel tersusupensi mengendap di dasar tabung reaksi kemudian didekantasi (dipipet). Gaya sentifugal adalah gaya yang terjadi akibat adanya putaran, arah gayanya adalah dari titik pusat putaran keluar menuju jari-jari luar. Pemisahan menggaunakan gaya ini pada penerapannya biasanya dikenakan pada pemisahan fasa padat dengan fasa cair yang tercampur. Pemisahan menggunakan gaya ini dilakukan apabila perbedaan densitas antara kedua fasa tidak terlalu besar, bisa dalam bentuk campuran suspensi, sehingga pemisahan dengan grafitasi sukar dilakukan. Pemisahan antara dua fasa cair yang membentuk emulsi juga dapat dilakukan dengan cara pemberian gaya sentrifugal. Gaya ini berfungsi ganda, yaitu sebagai perusak sistem emulsi dan memisahkan kedua fasa cairnya. Peralatan sentrifugasi untuk memisahkan dua fasa cair dapat dikelompokkan menjadi dua tipe, yaitu turbular centifuge dan disk bowl centrifuge.

Bowl centrifuge Turbular centrifuge

Centrifuse yang digunakan dalam percobaan ini adalah disc bowl yang beroperasi secara batch. Alat ini terdiri dari piringan – piringan berbentuk mangkok tersusun membentuk satu kesatuan. Tiap piringan terdapat lubang kecil ditengah untuk jalannya umpan, sedangkan piringan mangkok membentuk celah sebagai jalan keluar untuk masing-masing cairan yang mengandung berat jenis berbeda, setelah dikenai gaya sentrifugal. Perolehan dari masing-masing celah akan terkumpul dan keluar dari dua jalan yang berbeda. . Gaya sentrifugal, Fc dalam N dapat dirumuskan sebagai berikut :

Fc  m  ar  m  r   2 ............. (SI) dimana,  

V ; V = kecepatan tangensial (m/det) r 2

V V  Fc  m  r     m  r r

2

Kecepatan rotasi dinyatakan sebagai N, dimana N = rev/mnt, sehingga



60 60 V 2N  ; N 2V 2 r 60

substitusi ke Fc, menjadi

Fc  m r  2  2N   m r   60 

2

Fc m  2N   r  V V  60 

Fc  2N    r  V  60 

2

2

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1.Alat dan Bahan Alat     

Seperangkat alat disc bowl centrifuge Beaker plastik 2.000 ml Piknometer Gelas kimia Timbangan analitik

Bahan 

Air Santan

3.2. Prosedur Kerja

1 2

• Bersihkan bagian – bagian dari sentrifuse dengan cara dicuci • kemudian keringkan sebelum dipakai dalam percobaan. • Susun bagian-bagian dari peralatan sentrifuge sehingga siap pakai.

3

• Siapkan santan yang akan di gunakan

4

• Masukkan ke dalam bejana alat centrifuge kemudian tutup lubang pada alat

5

• Letakkan beker plastik pada masing-masing keluaran, keluaran heavy liquid dan light liquid

6

7

8

9

10

• Hidupkan peralatan pada kecepatan putaran yang ditentukan pembimbing • Tunggu ±5 menit, atau sampai sentrifuse terdengar stabil • Buka lubang bejana sentrifuse dan tunggu sampai aliran pada masing-masing keluaran berhenti menetes

• Catat suhu, rapat massa dan volume masing-masing keluaran • Simpan light liquid fase untuk digabungkan dengan hasil light liquid yang diperoleh dari run pada kecepatan putar yang lain

11

• Lakukan lagi prosedur 1 sampai 9 dengan 3 macam harga putaran berbeda. Besar putaran ditentukan pembimbing

12

• Lakukan prosedur 1 sampai 8 untuk light liquid gabungan, kecepatan putar dipilih yang tertinggi

13

• setelah selesai, bongkar alat dan bersihkan

3.2.Analisis Data a. Data Percobaan

awal No

Heavy

Light

N (rpm)

Volume

Massa

Volume

Massa

Volume

Massa

(ml)

(gram)

(ml)

(gram)

(ml)

(gram)

Keterangan

1

1660

1000

1058.26

400

493.86

450

416.2

Air santan encer

2

2326

1000

1056.16

600

640.56

75

21.56

Air santan kental

3

8570

1000

1061.56

790

835.36

380

437.84

Air santan encer

4

12965

1000

1058.26

200

179.36

480

429

Air santan encer

b. Perhitungan massa jenis larutan Berat piknometer kosong : 23.33 gr Volume piknometer

: 52 mL

ρ awal

ρ heavy

ρ light

(gr/ml)

(gr/ml)

(gr/ml)

1

1.1829

1.1720

1.1635

2

1.1907

1.1868

1.2268

3

1.1834

1.1733

1.1632

4

1.1893

1.1804

1.1660

No

c. Perhitungan Gaya Sentrifugal Data umum yang didapat dari percobaan ini : Jari-jari centrifuse = 9 x 10-2 m.

No.

Light liquid

Heavy liquid ρ = 1172 kg/L N = 1660 rpm V = 0.4 L

1.

Fc  2N    r  V  60 

ρ = 1163.5 kg/L N = 1660 rpm V = 0.45 L

= 1172 x 0.09 x (

2.

Fc  2N    r  V  60 

2

)2

2

= 1163.5 x 0.09 x (

Fc = 1273688 N

Fc = 1422506.9 N

ρ = 1186.8 kg/L N = 2326 rpm V = 0.6 L

ρ = 1226.8 kg/L N = 2326 rpm V = 0.075 L

Fc  2N    r  V  60 

Fc  2N    r  V  60 

2

= 1186.8 x 0.09 x ( Fc = 3798459.5 N

)2

)2

2

= 1226.8 x 0.09 x ( Fc = 490810.4 N

)2

ρ = 1173.3 kg/L N = 8570 rpm V = 0.79 L

3.

Fc  2N    r  V  60 

ρ = 1163.2 kg/L N = 8570 rpm V = 0.38 L

= 1173.3 x 0.09 x (

4.

Fc  2N    r  V  60 

2

)2

= 1163.2 x 0.09 x (

Fc = 67120796.6 N ρ = 1180.4 kg/L N = 12965 rpm V = 0.2 L

Fc = 32008028.9 N ρ = 1166 kg/L N = 12965 rpm V = 0.48 L

Fc  2N    r  V  60 

Fc  2N    r  V  60 

2

= 1180.4 x 0.09 x (

)2

Fc = 39125827.4 N



2

Kecepatan (rpm) 1660 2326 8570 12965

Fc heavy (N) 1273688 3798459.5 67120796.6 39125827.4

2

= 1166 x 0.09 x ( Fc = 92756451.6 N

Tabel Kecepatan dan gaya sentrifugal Fc light (N) 1422506.9 490810.4 32008028.9 92756451.6

)2

)2

d. Grafik 

Grafik Kecepatan Putaran Vs Volume

Kecepatan vs Volume

Volume (mL)

900 800 700 600 500

12965, 480

400 300 200

Heavy liquid Light liquid 12965, 200

100 0 0

5000

10000

15000

Kecepatan (rpm)

Grafik Kecepatan Putaran Vs Gaya Sentrifugal

Kecepatan vs Gaya Sentrifugal 100000000 80000000 Gaya Sentrifugal



60000000 Heavy liquid

40000000

Light liquid

20000000 0 0 -20000000

5000

10000

Kecepatan

15000

V.I PEMBAHASAN

Sentrifugasi merupakan salah satu cara untuk memisahkan campuran cair-cair yang memiliki massa jenis yang berbeda secara pengendapan dan penyaringan dengan gaya sentrifugal sebagai gaya dorong. Dalam hal ini, proses sentrifugasi dilakukan untuk memisahkan santan dari air pelarut sehingga santan tersebut memiliki kemurnian cukup tinggi. Santan merupakan suspensi yang mengandung air dan minyak dengan perbandingan tertentu. Biasanya santan lebih banyak mengandung air dan sedikit minyak. Hal ini dapat dibuktikan dari percobaan yaitu dimana telah diperoleh massa jenis santan awal yaitu sekitar 0,99 gr/ml, hampir mendekati massa jenis air 1 gr/ml. Pada

percobaan

dilakukan

sentrifugasi

menggunakan

centrifuge

untuk

memisahkan cairan santan agar hasilnya lebih murni (tidak banyak mengandung air). Dari hasil percobaan dapat dilihat data-data massa jenis santan dan gaya sentrifugal yang diperlukan untuk mendorong cairan agar terpisah, dengan volume awal santan yang dianggap sama yaitu 2 L dan massa yang sedikit berbeda-beda ( pengukuran massa secara analitik ). Metoda sentrifugasi dengan kecepatan putaran tertentu akan dihasilkan dua larutan dengan massa jenis berbeda. Larutan atas adalah light liquid yaitu larutan dengan massa jenis lebih kecil. Hal ini terlihat dari data dimana massa jenis light liquid lebih kecil dar massa jenis heavy liquid. Light liquid inilah yang merupakan santan Dengan konsentrasi lebih tinggi dari santan awal. Karena selain terlihat dari sifat fisiknya yaitu warna larutan lebih putih juga terlihat dari massa jenis yang lebih kecil menunjukan bahwa kandungan air pelarutnya sudah tidak terlalu banyak. Larutan bawah disebut heavy liquid yaitu larutan dengan massa jenis cukup besar. Dari data terlihat bahwa massa jenis larutan ini hampir mendekati 1 gr/ml karena konsentrasi santan yang encer, berarti secara keseluruhan larutan ini banyak mengandung air.

Sentrifugasi dilakukan 5x run denagn kecepatan putaran yang berbeda-beda. Kecepatan ini sangat berpengaruh pada gaya yang digunakan untuk memisahkan cairan, yaitu gaya sebanding dengan kuadrat dari putaran seperti pada rumus perhitungan. Pada masing-masing run juga dihasilkan volume dan massa yang tidak tetap.

Untuk

volume

heavy,

volumenya

terus

meningkat

sebanding

dengan

penambahan kecepatan putaran sentrifuge. Sedangkan untuk volume light, volumenya menurun terus sebanding dengan bertambahnya kecepatan putaran sentrifuge. Hal ini menunjukan dengan putaran yang semakin cepat dapat menghasilkan santan yang lebih murni tetapi energi yang dibutuhkannya juga akan lebih besar. Ada beberapa penyimpangan pada grafik kemungkinan kurang akuratnya pengukuran terutama pengukuran volume karena tidak menggunakan alat ukur yang optimal seperti gelas ukur, tetapi hanya menggunakan beaker glass plastik, yang persen penyimpangannya \besar.

VII. KESIMPULAN Dari percobaan didapatkan:  Sentrifuge cukup efektif digunakan untuk memisahkan suatu larutan dari suspensi beberapa cairan yang memiliki massa jenis berbeda.  Pada setiap kecepatan tertentu dapat menghasilkan light liquid dan heavy liquid dengan perbandingan volume tertentu, dimana volume light liquid yang dihasilkan akan terus meningkat sebanding dengan penambahan kecepatan putaran sedangkan volume heavy liquid akan berkurang jika kecepatan putaran ditambah.  Sentrifuge biasanya digunakan untuk pemurnian beberapa zat.  Kecepatan putaran akan berpengaruh kepada produk yang akan dihasilkan.

DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet Praktikum Satuan Operasi. 2004. Pemisahan Sentrifugasi . Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Bandung.